6G重塑世界

5G與雲計算、大資料、人工智慧和物聯網等技術的結合正在加速整個社會的數位化轉型，推動著整個社會走向數位孿生。本書提出面向2030年的“數字孿生”和“智慧泛在”的社會發展願景，闡述在該社會形態下的移動通信應用場景，包括通感互聯、互動式全息、智慧交互、超能交通、精准醫療、孿生工/農業等，並以此推導出在這些典型應用場景下的通信需求，總結出6G移動通信網路端到端的技術需求指標。

圍繞6G需求指標，詳細對比分析了5G及其演進系統在技術指標上的差距，以及為了滿足這些技術指標可能採納的關鍵技術，介紹技術原理、發展現狀、未來發展方向和面臨的挑戰。最後，提煉出未來6G網路所需要具備的按需服務、柔性、智慧內生、數位孿生和安全內生等特徵，並給出了“3層4面”的邏輯網路架構建議。

本書可作為5G、6G研發人員的參考書，高校研究生的啟蒙教材，也可作為企業佈局未來與移動通信相關業務的參考著作。

第1章 移動通信發展概述 001
1．1　移動通信技術的特點與面臨的挑戰　002
1．2　移動通信系統的發展歷程　003
1．2．1　語音通信的時代　005
1．2．2　移動資料的萌芽　007
1．2．3　4G改變生活　009
1．2．4　5G改變社會　013
1．2．5　6G的出現　018
1．3　本章小結　023
參考文獻　024

第2章 5G加速社會的數位化轉型　025
2．1　社會經濟的數位化發展趨勢　026
2．2　5G的全新能力　028
2．2．1　全新空口能力　028
2．2．2　服務化和網路切片　030
2．2．3　移動邊緣計算　032
2．2．4　能力開放　034
2．3　5G賦能垂直行業　034
2．3．1　5G與垂直行業結合面臨的挑戰　036
2．3．2　5G服務於垂直行業的模式　037
2．3．3　打造5G的能力開放平臺和應用平臺　039
2．3．4　5G改變社會：全連接的世界　040
2．4　本章小結　041
參考文獻　041

第3章　移動通信發展推動社會走向數位孿生　043
3．1　數字孿生　044
3．1．1　概念的提出　046
3．1．2　數位孿生的應用　050
3．2　社會發展的下一階段：數字孿生世界　055
3．3　本章小結　058
參考文獻　058

第4章　2030+願景與需求暢想　061
4．1　2030+生活暢想　062
4．2　6G願景：數字孿生，智慧泛在　073
4．3　6G應用新場景與新業務　075
4．3．1　智享生活　076
4．3．2　智賦生產　080
4．3．3　智煥社會　082
4．4　2030年業務和應用發展趨勢及網路技術需求指標　085
4．5　本章小結　087
參考文獻　088

第5章　全息投影　089
5．1　過程原理分類　090
5．1．1　傳統光學全息　090
5．1．2　數字全息　091
5．1．3　計算全息　092
5．2　全息應用場景及關鍵技術　093
5．3　呈現方式分類　093
5．3．1　蒸汽投影　094
5．3．2　鐳射爆破投影　094
5．3．3　360°全息顯示幕　095
5．3．4　邊緣消隱　095
5．3．5　佩珀爾幻象　096
5．4　典型應用　096
5．4．1　全息通信　096
5．4．2　全息醫療　097
5．4．3　全息駕駛　098
5．4．4　全息航空　098
5．5　未來發展方向——全息交互　099
5．5．1　全息交互關鍵技術　099
5．5．2　全息交互應用場景　100
5．6　網路性能指標需求分析　101
5．7　本章小結　102
參考文獻　102

第6章　沉浸式體驗XR　105
6．1　VR/AR的發展與進步　106
6．1．1　VR/AR技術發展及現狀　107
6．1．2　VR/AR的應用領域　109
6．1．3　VR/AR面臨的挑戰　111
6．2　本地處理到雲端處理的演進　112
6．2．1　雲AR　113
6．2．2　雲VR　115
6．3　6G雲VR/AR展望　116
6．3．1　新場景　118
6．3．2　新技術　119
6．4　通信能力需求　120
6．4．1　時延、頻寬分析　120
6．4．2　可靠性分析　121
6．5　本章小結　121
參考文獻　121

第7章　孿生醫療　123
7．1　孿生醫療　124
7．2　體域網概述　128
7．2．1　早期的體域網應用　128
7．2．2　當前的體域網應用　129
7．2．3　當前的體域網架構與標準　130
7．2．4　當前體域網面臨的挑戰　131
7．3　未來體域應用潛在關鍵技術　131
7．3．1　潛在關鍵技術　132
7．3．2　未來體域網發展方向　134
7．4　通信能力需求　135
7．5　體域網的多級異構組網　137
7．6　本章小結　138
參考文獻　139

第8章　通感互聯　141
8．1　引言　142
8．2　通感互聯網概念　143
8．3　通感互聯應用場景　145
8．4　通感互聯的需求　148
8．5　本章小結　150
參考文獻　150

第9章　超能交通　153
9．1　交通工具的發展與展望　154
9．1．1　全自動駕駛　155
9．1．2　低真空管（隧）道高速列車　155
9．1．3　空中高鐵　156
9．1．4　飛行汽車、空中巴士、空中的士　157
9．1．5　海底真空隧道列車　158
9．1．6　太空出行　158
9．2　ITS到V2X演進歷程　159
9．2．1　國外ITS到V2X的演進歷程　162
9．2．2　國內ITS到V2X的演進歷程　163
9．3　超能交通　164
9．3．1　超能交通的概念　165
9．3．2　超能交通架構及關鍵技術　165
9．3．3　超能交通的潛在影響　170
9．4　通信能力需求　170
9．5　本章小結　172
參考文獻　173

第10章 孿生工業　175
10．1　傳統工業發展歷程　176
10．1．1　2 2次工業革命　176
10．1．2　第二次工業革命　178
10．1．3　第三次工業革命　179
10．2　第四次工業革命——工業4．0　181
10．2．1　工業4．0概念　181
10．2．2　發展現狀和挑戰　182
10．3　後工業4．0展望　185
10．3．1　孿生工業的定義　185
10．3．2　孿生工業應用的關鍵環節　187
10．3．3　孿生工業對通信能力的需求　189
10．4　本章小結　190
參考文獻　190

第11章 孿生農業　193
11．1　農業發展歷程　194
11．1．1　農業1．0：以人力和畜力為主的傳統農業　194
11．1．2　農業2．0：以機械化為主的小規模農業　195
11．1．3　農業3．0：以資訊化為主的自動化農業　196
11．1．4　農業4．0：以無人化為主的智慧化農業　198
11．2　智慧農業發展現狀與問題　200
11．2．1　國外智慧農業發展現狀　200
11．2．2　國內智慧農業發展現狀　201
11．2．3　智慧農業發展問題　203
11．2．4　新型農業展望　204
11．3　孿生農業展望　206
11．3．1　規劃　207
11．3．2　生產　207
11．3．3　流通　211
11．3．4　智能裝備　212
11．3．5　銷售與溯源　212
11．4　孿生農業對通信能力的需求　214
11．5　本章小結　215
參考文獻　215

第12章 智能交互　217
12．1　引言　218
12．2　機器人的發展與進步　220
12．2．1　機器人技術發展現狀　220
12．2．2　機器人應用領域分析及面臨挑戰　221
12．2．3　機器人技術未來發展趨勢　223
12．3　智慧體的定義與分類　224
12．3．1　智能體概述　224
12．3．2　智慧交互的主體　225
12．4　智能體間的交互　226
12．4．1　智慧體間的交互形式　226
12．4．2　智慧體間的交互內容　234
12．5　智慧交互對通信能力的需求　235
12．5．1　時延分析　235
12．5．2　使用者體驗速率分析　236
12．5．3　可靠性分析　236
12．6　本章小結　237
參考文獻　237

第13章 2030年的發展需求與5G能力的差距　239
13．1　2030年的需求指標歸納　240
13．2　5G的能力差距分析　243
13．2．1　5G關鍵能力　244
13．2．2　5G的能力差距　245
13．3　本章小結　247
參考文獻　247

第14章 6G關鍵候選技術概述　249
14．1　可見光通信技術　250
14．1．1　可見光通信發展與應用　250
14．1．2　國內外發展現狀　251
14．1．3　可見光應用場景　252
14．1．4　可見光通信關鍵技術　253
14．1．5　可見光通信的未來展望　259
14．2　太赫茲通信　260
14．2．1　太赫茲通信發展現狀　261
14．2．2　太赫茲通信應用場景　263
14．2．3　太赫茲通信關鍵問題　265
14．2．4　太赫茲通信發展方向　267
14．3　過採樣虛擬MIMO　268
14．3．1　過採樣虛擬MIMO技術背景　268
14．3．2　過採樣虛擬MIMO技術發展情況　269
14．3．3　過採樣虛擬MIMO技術中的關鍵問題　274
14．3．4　過採樣虛擬MIMO技術未來展望　276
14．4　軌道角動量　276
14．4．1　軌道角動量技術背景　277
14．4．2　軌道角動量技術的發展情況　280
14．4．3　軌道角動量技術中的關鍵問題　282
14．4．4　軌道角動量技術的展望　283
14．5　本章小結　284
參考文獻　284

第15章 ICDT融合驅動的6G無線網路架構　287
15．1　6G網路架構變革的驅動力　288
15．1．1　新業務和新場景的驅動　290
15．1．2　ICDT深度融合　291
15．1．3　5G網路發展面臨的問題與挑戰　294
15．2　6G網路架構總體特徵　295
15．2．1　按需服務　295
15．2．2　至簡網路　295
15．2．3　柔性網路　297
15．2．4　智慧內生　298
15．2．5　數字孿生　300
15．2．6　安全內生　300
15．3　6G網路邏輯架構　302
15．4　本章小結　304
參考文獻　304

名詞索引　307

劉光毅

博士，教授級高 級工程師，現任中國移動通信集團有限公司專家，中國移動通信有限公司研究院專家、6G總監，中國移動通信集團有限公司技術諮詢委員會無線領域專家組副組長，毫米波與太赫茲產業聯盟副理事長，北京通信學會理事。

黃宇紅

教授級高 級工程師，現任中國移動通信有限公司研究院副院長，NGMN董事會成員，並負責TD-LTE發展倡議（GTI）工作，先後負責中國移動GSM900/1800雙頻網路、GPRS、CMNet、IP專網、WLAN、3G、4G TD-LTE的技術研究、策略研究、規範制訂和試驗測試等重大專案的技術工作以及LTE後續演進及5G的新技術研究和標準化工作。獲得省部級以上獎項25項。

崔春風

博士，中國移動通信有限公司研究院未來移動通信技術研究所所長，從事3G／4G／5G／6G移動通信新技術研究與標準化工作，主要聚焦在中國移動無線網路技術路線及演進策略的研究與制訂，無線新技術及創新融合技術的創新方案研究、評估、原型驗證和標準化推動，參與ITU-R、3GPP、NGMN、IEEE、O-RAN、CCSA、IMT-Advanced推進組、IMT-2030研究組、未來移動通信論壇等國內外標準及行業組織，現兼任IMT-2030研究組需求組副組長，曾兼任IMT-Advanced推進組需求組組長、未來移動通信論壇需求組組長、CCSA TC5 WG6工作組副組長